【精品讲义】初中物理竞赛及自主招生大揭秘专题突破 第8章 第4节 电功率（含答案）19页

第四节 电功率
一、电功与电热
(一)电功
电路中的用电器实际上是把电能转化为其他形式能的元件，比如，热水壶把电能转化为内能，
电风扇把电能转化为机械能。电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的。我们把电流通过
用电器时所做的功叫做电功。
电流做功的多少，与电流的大小、用电器两端电压以及通电时间都有关系，用公式表示为 ，
电功的单位是焦耳，符号为“ ”。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。
(二)电热
电流通过用电器时，由于电阻的存在，电能不可避免地要有一部分转化为内能，电热是指电流
通过用电器时产生的热量，即电能转化的内能的多少体现了电流的热效应。
英国物理学家焦耳发现，通电导体产生的热量与电流的平方、导体电阻和通电时间成正比，即
。电热也叫焦耳热，单位为焦耳，符号为“ ”。
(三)电功与电热的关系
电功表示有多少电能转化为其他形式的能，但是用电器消耗电能并不一定全部用来发热，不同
的用电器把电能转化为其他形式的能的情况也不同。
1．纯电阻用电器
纯电阻用电器是指把电能全部转化为内能的用电器，比如白炽灯、电炉丝、电热水器、电热毯
等。这类用电器消耗电能的目的就是为了发热。
对纯电阻用电器，电功等于电热： ， ，可得 ，即 ，这恰是欧姆定
律的表达式。
2．非纯电阻用电器
非纯电阻用电器是指除了把电能转化为内能以外，更多的是把电能转化为其他形式的能的用电
器，比如电风扇、电动机主要把电能转化为机械能，电解槽、电镀池主要把电能转化为化学能。
对非纯电阻用电器， ，电功大于电热， ， ，即 ，可见，对
于非纯电阻用电器，欧姆定律并不成立。但是无论哪种电路，各用电器之间的电压、电流关系仍然
符合串并联电路的规律。
例 1 如图 8.89 所示，电路的总电压 为 ， ， 为直流电动机，其线圈电阻
。电动机正常工作时，电压表示数为 ，试求：
(1)通过电动机 中的电流。
(2)电动机在 内消耗的电能。
W UIt=
J
2Q I Rt= J
W Q= 2UIt I Rt= U IR= UI
R
=
W Q E= +
其他 W Q>
2UIt I Rt> UI
R
<
U 41 V 20 R = Ω D
0 1 r = Ω 21 V
D
10 s

(3)电动机在 内输出的机械能。
分析与解 (1)电动机不是纯电阻用电器，所以通过电动机 的电流不等
于其两端电压与其线圈电阻的比值。由于电阻 与电动机串联，所以
。
(2)电动机在 内消耗的电能等于 内电流通过电动机时所做的电功：
。
(3) 电动机把消耗的电能转化为机械能和焦耳热， 内电动机产生的焦耳热为
，所以 内输出的机械能为 。
二、电功率及其公式
电功率是表示电流做功快慢的物理量，等于单位时间内电流所做的功。用公式表示为
，公式 对任意电路都适用。若电路是纯电阻电路，则欧姆定律成立，由
和 ，可得 。这个公式只适用于纯电阻电路，如果是非纯电阻电路，只有
适用。
用电器正常工作时的功率叫做额定功率，正常工作时的电压和电流叫做额定电压和额定电流。
用电器实际工作时的功率叫做实际功率。实际功率应小于或等于额定功率，不能长时间大于额定功
率。
在串联电路中，由于电流处处相等，电阻消耗的功率与两端电压成正比，与电阻的阻值成正比，
即 。
在并联电路中，由于各支路电压处处相等，各支路电阻消耗的功率与支路电流成正比，与电阻
阻值的倒数成正比，即 。
例 2 有标有“ ， ”和“ ， ”的两个电阻 ， ，“问：
(1)串联时，电路两端允许加的最大电压是多少伏？此时两电阻消耗的总功率为多少瓦特？
(2)并联时，电路两端允许加的最大电压是多少伏？此时两电阻消耗的总功率为多少瓦特？
分析与解 (1)串联时，流过两个电阻的电流相同，且电流不能超过任何一个电阻允许通过的最
大电流，因此，要先确定电路允许通过的最大电流。由 ，可得
，
可见，电路允许通过的最大电流为 ，因此，电路两端允许加的最大电压为
两电阻消耗的总功率为 。
10 s
D
R
D
41 21
A 1 A
20
R
R
U
I I
R
−= = = =
10 s 10 s
DDW U It= 20 1 10 J 200 J= × × =
10 s
2 2
0 1 1 10 J 10 JQ I r t = × ×= = 10 s D ...